DE2342226C - Verfahren zur Herstellung einer Membraneinheit für die Umkehrosmose - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Membraneinheit für die UmkehrosmoseInfo
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Description
3 4
. Um jedoch die Eindringungstendenz des Ge- vollständig und permanent zu beseitigen, während
^ebes minimal zu halten, hat es sich als erforderlich das zusammengedrückte Gewebe für Flüssigkeiten,
erwiesen, das Gewebe mit Melaminharz zu verstär- z. B. entsalztes Wasser, durchlässig bleibt, und die
Jen. In dem Bericht ist auch angegeben, daß das von ferner ausreichen, um die Oberfläche des Gewebes
dem Hersteller erhaltene Gewebe eine Schlichte auf- 5 in einem hohen Grade glatt zu machen. Das zusam-,ries,
die durch Wasser teilweise entfernt wurde und mengsprefite Gewebe wird dann auf eine Temperatur
in Aceton löslich war. Es ist ferner angegeben, daß abgekühlt, die niedriger ist als die Zusammenpreß-
^ann, wenn das Gewebe zur Entfernung der Schlichte temperatur, um das Gewebe in seiner dauerhaft zugereinigt
wurde und das gereinigte Gewebe als Trä- sammengepreßten Form zu fixieren. Auf die glatte
cer verwendet und mit einer Gießlösung beschichtet so Oberfläche des Gewebes wird dann eine konzentrierte
wade, die Gießlösung vollständig in das Gewebe bis filmbildende Polymergießmasse gegossen, worauf das
pa Gießtrommel, auf der sich das Gewebe befand, beschichtete Gewebe anschließend in üblicher beeindrang,
was sich als sehr nachteilig erwies. Daraus kannter Weise weiter verarbeitet wird,
wurde in dem Bericht der Schluß gezogen, daß ein Es wurde gefunden, daß das Zusammenpressen
wurde in dem Bericht der Schluß gezogen, daß ein Es wurde gefunden, daß das Zusammenpressen
nicht geschlichtetes Segeltuchgewebe als Trägerge- 15 des nicht geschlichteten Gewebes unter solchen Temwebe
ungeeignet ist. In dem Bericht wird ierner an- peratur- und Druckbedingungen erfolgen muß, daß
gegeben, daß es durch die Schlichte unmöglich ist, ifie Gewebezwischenräume so vollständig wie prakeine
Membraneinheit einer Wärmebehandlung zu un- tisch möglich, geschlossen werden, so daß in diesen
terziehen, um die Eigenschaften der Membran zu Teilen des Gewebes keine Membranbrüche bzw.
verbessern. Die Dicke der auf dem Gewebe aufliegen- 20 Membranrisse auftreten, wenn die Membraneinheit
Jen Membran ist mit 0,076 bis 0,102 mm und die Umkehrosmosebetriebsdrücken von beispielsweise
picke von Membran plus Träger mit 0,254 bis 43,2 bis 57,2 kg/cm- oder mehr ausgesetzt wird, ohne
0,381 mm angegeben. daß jedoch die Einzelfäden miteinander verschmol-
Aus der US-PS 35 24 753 ist es ferner bekannt, zen werden, wodurch das Gewebe undurchlässig
mikroporöse Folien und Beschichtungen dadurch her- 25 würde. Es hat sich gezeigt, daß unter den zum Zeitrustellen,
daß man in der Lösung eines organischen punkt des Zusammenpressens herrschenden Bedin-Polymeren
in einem organischen Lösungsmittel ein gungen die Oberfläche des Gewebes plastisch flseß-SaIz
dispergiert, die Dispersion auf einen Träger auf- fähig wird, so daß sie mittels einer Glättungseinrichträgt
und das Lösungsmittel verflüchtigt. Der Träger tung geglättet werden kann, wodurch Erhöhungen
kann dabei aus einem Gewebe aus einem thermo- 30 und Vertiefungen in der Oberfläche des Gewebes verplastischen
Polymeren bestehen. Die US-PS 35 24 753 mindert werden können. Die Abwesenheit der normabeschäftigt
sich jedoch nicht mit der Herstellung von lerweise üblichen Gewebeversteifungs- oder Gewebe-Membranen
für die Umkehrosmose und den dabei texturierungsschlichie auf dem Gewebe ermöglicht
auftretenden Problemen. eine bessere Haftung der Membrangießmasse auf dem
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur 35 Trägergewebe und vermeidet eine Störung des Mem-Herstellung
einer Membraneinheit für die Umkehr- branbildungsprozesses durch die Schlichte. Wegen
osmose, bestehend aus Membran und Trägergewebe, der stark zusammengepreßten und geglätteten Form
anzugeben, die durch eine verbesserte Entsalzungs- der der Membran gegenüberliegenden Oberfläche des
kapazität bei der Entsalzung von Brackwasser und Trägergewebes ist das Eindringen der Gießmasse in
eine längere Gebrauchsdauer gekennzeichnet ist. 40 die Oberfläche des Gewebes minimal. Dadurch ist es
Es wurde gefunden, daß sich die Nachteile der möglich, das Gewebe als Gießoberfläche zu verwen-Verwendung
eines Gewebes, z. B. eines Gewebes aus den. Es besteht kein Bedarf für die Verwendung
einem Polyester, als Träger für eine halbdurchlässige irgendeines Füllmaterials, z. B. eines Melaminharzes.
Polymermembran, vorzugsweise Cellulosemembran, Die Membran der erhaltenen Membraneinheit kann
dadurch vermeiden lassen, daß man die Gewebezwi- 45 extrem dünn und hoch flexibel gemacht werden, bei
schenräume durch Zusammenpressen Jer Fäden be- gleichzeitiger günstiger Salzrückweisung und hohem
seitigt und daß man als Trägergewebe ein solches Wasserdurchtritt, der gleich oder besser ist als derverwendet,
das aus nicht geschlichteten Kett- und jenige, der bisher bei Verwendung einer viel dicke-Schußfäden
besteht. ren, z. B. A- bis 5mal dickeren Membran erzielt wer-
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Ver- 50 den konnte, die auf einem Polyestergewebe des befahren
zur Herstellung einer Membraneinheit für die schriebenen Typs auflag. Die nach dem erfindungs-Umkehrosmose,
bestehend aus Membran und Trä- gemäßen Verfahren hergestellte Membraneinheit ist
gergewebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Träger- in spiralgewundener Form besonders für die Wassergewebe
aus nicht geschlichteten Kett- und Schuß- entsalzung geeignet, und zwar auf Grund ihrer Flexifäden
aus einem Faden bildenden, kristallinen, orga- 55 bilität und der größeren Oberfläche der aktiven
nischen, thermoplastischen Harz durch Kalandrieren Membran.
von den Gewebezwischenräumen befreit und dann Bei Verwendung der nach dem Verfahren der Er-
mit einer Membran bildenden Polymergießmasse be- findung herstellbaren Membraneinheiten lassen sich
schichtet wird. stabile Betriebsbedingungen schneller einstellen als
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit 60 bei Verwendung der bisher bekannten Membranen
darin, daß man mindestens eine Oberfläche eines Auf Grund der geringen Gesamtdicke der Membranpraktisch nicht geschlichteten, flüssigkeitsdurchlässi- einheiten und der geringen Dicke der Membraner
gen Gewebes, das aus vielen, praktisch endlosen selbst ist es möglich, größere Oberflächen für di<
Kett- und Schußfäden aus einem faserbildenden, aktive Umkehrosmose zur Verfügung zu stellen um
kristallinen, organischen, thermoplastischen Harz be- 65 diese in zylindrischen oder spiraligen Entsalzungs
steht, bei solchen Temperaturen und Drücken zu- vorrichtungen zu verwenden.
sammenpreßt, die ausreichen, um die Gewebezwi- Die Figuren dienen der näheren Erläuterung de
schenräume an den Fadenkreuzungspunkten praktisch Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in
F i g. 1 eine elektronenmikroskopisclie Aufnahme der zusammengedrückten Oberfläche eines erfindungsgemäß
verwendbaren Trägers in lOOfacher Vergrößerung,
F i g. 2 eine mikrophotographische Aufnahme des Querschnitts eines erfindungsgemäß verwendbaren
Trägers bei 13 5facher Vergrößerung,
F i g. 3 eine elektronenmikroskopische Aufnahme der zusammengepreßten Oberfläche eines Fadens
eines erfindungsgemäß verwendbaren Trägers bei 500facher Vergrößerung,
F i g. 4 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts einer Membraneinheit in 500facher
Vergrößerung vor einer Verdichtung (vgl. hierzu den Abschnitt »Prüfung der Membran« im Beispiel 1)
und
F i g. 5 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts einer Membraneinheit nach einer
Verdichtung während der Verwendung in einer Entsalzungszelle.
Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der F i g. 1 bis 3 wurden unter Verwendung der Form C
eines Trägers hergestellt, dessen Herstellung im folgenden näher beschrieben wird.
Getestet wurde ein Polyester-Segeltuchgewebe, das in zwei Formen erhalten wurde. Eine Form (die
nachfolgend als Form A bezeichnet wird) bestand aus einem nicht geschlichteten Gewebe, wohingegen
die andere Form (nachfolgend als Form B bezeichnet), aus einem nicht geschlichteten, vom Hersteller
ίο teilweise kalandrierten Gewebe bestand. Ein Teil der
teilweise kalandrierten Form wurde weiter kalandriert, und zwar so lange, bis eine praktisch vollständig
kalandrierte Form (nachfolgend als Form C bezeichnet) vorlag, indem das Gewebe bei einem Druck von
etwa 128 kg/cm2 durch vier Spalte von auf 16O0C
erhitzten Walzenpaaren einer Kalandriervorrichtung hindurchgeführt wurde. Nach der Untersuchung der
drei Formen A, B und C unter Verwendung eines Mikroskops bei lOOfacher Vergrößerung wurden die
in der folgenden Tabelle I angegebenen Eigenschaften festgestellt:
Form A
Form B
Form C
Einzelfäden
Fadenstrang
Gewebe-Zwischenräume
in engem Abstand
voneinander,
zylindrisch
im Abstand voneinander in Kett- und Schußrichtung
große Zwischenräume an den Kreuzungspunkten der Kett- und Schußfäden
in engem Abstand
voneinander, an
den Oberseiten der
Fäden etwas
abgeflacht
voneinander, an
den Oberseiten der
Fäden etwas
abgeflacht
dicht gepackt in
Kett- und
Schußrichtung
Kett- und
Schußrichtung
kleine Zwischenräume an den
Kreuzungspunkten
der Kett- und
Schußfäden
Kreuzungspunkten
der Kett- und
Schußfäden
in engem Abstand
voneinander, auf der
Oberfläche gut
abgeflacht
voneinander, auf der
Oberfläche gut
abgeflacht
dicht gepackt in allen
Richtungen
Richtungen
keine sichtbaren
Zwischenräume
Zwischenräume
Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die Einzelfäden des Gewebes in engem Abstand voneinander vorliegen
und die Oberflächen gut abgeflacht sind, daß die Fäden in allen Richtungen einen engen Abstand
voneinander haben und daß keine Gewebezwischenräume erkennbar sind.
F i g. 2 zeigt ebenfalls das Fehlen von Gewebezwischenräumen sowie die vergleichsweise glatten
Oberflächen des Gewebes.
F ä g. 3 zeigt die abgeflachte Form der Einzelfäden.
Gemäß Fig.4 besteht die Membraneinheit aus einer nicht verdichteten Membran 1 mit der aktiven
Oberfläche 2 und dem zusammengepreßten Träger 4 mit Kett- und Schußfäden 3 bzw. 5.
Bei der in Fig. 5 abgebildeten Membraneinheit handelt es sich um eine solche mit einer verdichteten Membran 6, wie sie nach etwa 60stündigem Betrieb in einer NaCl-Entsalzungsversuchszelle bei einem
Druck von 43,2 kg/cm2 nach dem im Beispiel 1 be-
schriebenen Verfahren anfällt. Die Ziffern 2, 3,4 und
5 haben die gleichen Bedeutungen wie in F i g. 4.
Das vollständig kalandrierte Gewebe, Form C, kam als Gießoberfläche und Träger verwendet werden
insbesondere für die Herstellung von Celluloseumkehr
membranen.
Der Herstellung einer erfindungsgemäßen Membraneinheit des aus der US-PS 33 86 583 bekannter
Typs kann mit irgendeiner konzentrierten Gießmassi erfolgen, wie sie üblicherweise zur Herstellung voi
Umkehrosmosemembranen verwendet wird. Die kon zentrierten Gießmassen, die zur Herstellung de
Membranen verwendet werden, können mindesten: einen fUmbüdenden Celluloseester, -äther oder einei
gemischten Celluloseesteräther in Form einer klaren,
viskosen Lösung enthalten. Der oder die Filmbildner müssen dabei in einer geeigneten Lösungsmittelmischung
gelöst sein, die in ihrem Charakter in Abhängigkeit von den zur Herstellung der gewünschten
Gießmasse jeweils verwendeten Cellulose- und porenbildenden Materialien bis zu einem gewissen Grade
verschieden sein kann. Obgleich vorzugsweise als filmbildendes Cellulosematerial ein Celluloseester
einer kurzkettigen Fettsäure (in dem die Fettsäureestergruppe 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthält), z. B.
Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulosevalerat und Celluloseacetatbutyrat
(Celluloseacetat ist besonders bevorzugt), die alle grundmolare Viskositätszahlen von
mindestens etwa 0,5 und einen Substitutionsgrad von mindestens 2,2 Estergruppen aufweisen, verwendet
wird, können zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse auch filmbildende Celluloseäther und gemischte
Celluloseätherester verwendet werden, die sich bis zu etwa 10 Gewichtsprozent in dem organischen
Lösungsmittel der Gießmasse lösen. Die filmbildenden
Cellulosematerialien sollen mindestens etwa 10 Gewichtsprozent der Gießmasse, vorzugsweise
etwa 15 bis 33 Gewichtsprozent der Gießmasse, ausmachen.
Das Gewichtsverhältnis von Filmbildner zum Gesamtgewicht an organischem Lösungsmittel in den
Gießmassen liegt in vorteilhafter Weise zwischen 1 : 2 und 1 :3. Die Gießmassen können ferner andere
nichtflüchtige Stoffe enthalten, z. B. porenbildende Stoffe. Porenbildende Stoffe für die Herstellung von
Umkehrosmosemembranen sind bekannt und brauchen hier nicht mehr erläutert zu werden. Typische Porenbildner
sind: Magnesiumperchlorat, anorganische Jodide, Bromide, Salicylate, Chlorate, Tetrajodmercurate,
Thiocyanate, Fluosilicate, Aminsalze von starken Säuren sowie Triphenylbor. Diese Stoffe sollen
in den Gießmassen ausreichend, d. h. mindestens bis zu etwa 0,02 Gewichtsprozent bei den angewandten
Temperaturen löslich sein.
In den zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendeten Polymergießmassen bevorzugt
verwendete, porenbildende Stoffe sind Aminsalze von starken Säuren, wie sie in der US-PS 35 22 335 näher
beschrieben werden. Besonders vorteilhafte Aminsalze sind die Hydrohalogenid-, Nitrat-, Sulfat- und
Phosphatsalze von organischen Aminen, wie z. B. Dipyridinsulfat, Ditriäthylaminsulfat, Ditriäthanolaminsulfat, Triäthanolaminphosphat, 2-Aminoätha-
nolsulfat und Ν,Ν-Dimethylanilinsulfat, und zwar
insbesondere solche Salze, in denen das Äquivalent verhältnis von Amin zu Sulfat etwa 2:1
beträgt
Die Polymergießmassen können andere Zusätze, vorzugsweise bei 1050C, nichtflüssige Zusätze, wie
Weichmacher, Antioxidationsmittel, oberflächenaktive Substanzen und Farbstoffe, in kleineren Mengen in gelöster Form enthalten. Diese Zusätze machen
jedoch vorzugsweise höchstens etwa 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der nichtflüchtigen Bestandteile der Polymergießmassen aus, während die filmbildenden und porenbfldenden Bestandteile gemeinsam den gesamten Rest bilden. Die Porenbildner sind
vorzugsweise in einer Konzentration von mindestens etwa 0,02, insbesondere in einer Konzentration von
etwa 5 bis etwa 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der fflmbfldenden Bestandtöle in der
Polymergießmasse vorhanden. Dementsprechend kann das Gewichtsverhältnis von z. B. Cellulosekomponente(n)
zur Gesamtmenge des Lösungsmittels in diesen Polymergießmassen innerhalb eines breiten
Bereiches variiert werden. Vorzugsweise liegt es bei 1 : 2 bis 1 : 4.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung enthält die Lösungsmittelkomponente
eine wirksame Konzentration an Ameisensäure.
Die Polymergießmassen können auch ein oder mehrere weitere, bei Normaldruck unterhalb 1500C
flüchtige organische Lösungsmittel, wie z. B. Aceton, Methanol und Äthanol enthalten, in denen die Bestandteile
der Polymergießmasse unter den Bedingungen des Membranlösungsverfahrens löslich sind,
der Träger jedoch praktisch unlöslich ist. Diese flüchtigen zusätzlichen organischen Lösungsmittel sollen
mit Wasser oberhalb 38° C mischbar sein und wirksame Lösungsmittel (mit Essigsäure und/oder
Ameisensäure) zur Auflösung der anderen wesentlichen Komponenten der Polymergießmassen darstellen.
Vorzugsweise werden Mischungen von Essigsäure und/oder Ameisensäure mit Aceton verwendet, wobei
die Gewichtsverhältnisse von Säure zu Aceton vorzugsweise bei 20 : 80 bis 80 : 20 liegen. In diesen
Gießmassen können auch geringere Mengen, vorzugsweise weniger als etwa 2 Gewichtsprozent an
Wasser vorhanden sein. Im allgemeinen wird zusammen mit Ameisensäure etwas Wasser in die Polymergießmassen
eingeführt.
Die Zeitspanne, während der die gegossene Schicht der Atmosphäre ausgesetzt wird, bevor sie in einem
wäßrigen Bad abgeschreckt wird, kann bis zu einem gewissen Grade verschieden sein. Die Zeitspanne soll
vorzugsweise jedoch höchstens 120 Sekunden betragen,
die gerade für die Bildung der aktiven Schicht ausreichen, jedoch nicht ausreichen, um die Oberfläche
des gegossenen Filmes zum Erstarren zu bringen. Die Temperatur des Abschreckbades kann bei
1,1 bis etwa 79,5° C liegen.
Das wäßrige Abschreckbad, in welches die gegossenen Filme eingetaucht werden, enthält mindestens
etwa 50, vorzugsweise mindestens etwa 75 Gewichtsprozent Wasser. Es kann auch verhältnismäßig geringe
Menge der mit Wasser mischbaren und in Wasser löslichen Komponenten enthalten, die in den Polymergießmassen
vorhanden sind. Sie müssen ein ausreichendes Lösungsvermögen besitzen, um mindestens
die Hälfte des oder der Lösungsmittel und des oder der porenbildenden Stoffe während der verhältnismäßig kurzen Zeitspanne, während der die Membran
in das wäßrige Abschreckbad eingetaucht ist, aus der
gelierten Membran wirksam zu extrahieren. Diese kurze Zeitspanne hängt von verschiedenen Faktoren,
wie z. B. der Temperatur des Bades, der Geschwindigkeit, mit der die jeweiligen Lösungsmittel und
anderen wasserlöslichen Stoffe in der gelierten Gießmasse in das wäßrige Bad extrahiert werden können,
sowie von dem Grad der gewünschten Extraktion ab. Im allgemeinen betragt die Eintauchzeit in ein heißes,
wäßriges Abschreckbad von beispielsweise 51,5 bis 79,5° C mindestens 5 Sekunden. Das nachfolgende
Waschen und zusätzliche Extrahieren kann gegebenenfalls zu einem etwas späteren Zeitpunkt und bei
geringeren Temperaturen durchgeführt werden. Vorzugsweise beträgt die Eintauchzeit mindestens 30 Se-
609652/258
künden bis etwa 150 Sekunden, kann bei niedrigeren
Temperaturen aber auch langer sein.
Aus der Gießmasse werden im allgemeinen Filme mit Dicken (nach der Bildung der Membran) von
etwa 0,0127 bis etwa O,5O8mm gegossen. Bevorzugte
Membrandicken liegen jedoch bei etwa 0,0127 bis 0,0762 mm.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher erläutern. Die in den Beispielen angegebenen
Teile beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, auf Gewichtsteile.
Beispiel 1
Herstellung der Polymergießmasse
Herstellung der Polymergießmasse
A) Zu 186,4 Teilen einer mindestens 97°/oigen Ameisensäure wurden unter Kühlen langsam 94,0
Teile Triäthylamin zugegeben. Nach dem Abkühlen der dabei erhaltenen Mischung auf etwa 20° C wurden
unter Rühren langsam 48 Teile 95°/oiger Schwefelsäure zugegeben. Die dabei erhaltene Lösung von
Ditriäthylaminosulfat im folgenden als Stammlösung bezeichnet — mit einem Feststoffgehalt von 42%
wurde zur Herstellung der Gießmasse verwendet.
■ B) In 450 Teilen einer Lösungsmittelmischung aus 60 Teilen Ameisensäure und 40 Teilen Aceton wurden 150 Teile eines handelsüblichen Celluloseacetats mit einem Acetylgehalt von 39,8% und einem Hydroxylgehalt von 3,6% und einer grundmolaren Viskositätszahl in Aceton von 1,15 sowie 55 Teile der Stammlösung gelöst. Die Mischung wurde in einer Trommel gemischt, bis eine glatte, klare Lösung erhalten worden war. Die gewichtsmäßige Zusammensetzung der Polymergießmasse war wie folgt:
■ B) In 450 Teilen einer Lösungsmittelmischung aus 60 Teilen Ameisensäure und 40 Teilen Aceton wurden 150 Teile eines handelsüblichen Celluloseacetats mit einem Acetylgehalt von 39,8% und einem Hydroxylgehalt von 3,6% und einer grundmolaren Viskositätszahl in Aceton von 1,15 sowie 55 Teile der Stammlösung gelöst. Die Mischung wurde in einer Trommel gemischt, bis eine glatte, klare Lösung erhalten worden war. Die gewichtsmäßige Zusammensetzung der Polymergießmasse war wie folgt:
Ameisensäure 46,2 %
Celluloseacetat 22,9%
Aceton 27,4%
Stammlösung 3,5 %
nungszone überführt, in dem der gegossene Film einer nicht filtrieren, von Wirbeln freien Luft bei 22° C
30 Sekunden lang ausgesetzt wurde. Die dabei erhaltene Membraneinheit aus der Membran und dem
Segeltuchträger wurde dann in einen Warmwasserbehälter von 52° C eingetaucht und abgeschreckt. Die
abgeschreckte Membraneinheit wurde dann unter überwachter Spannung aufgespult. Die in den Fig. 4
und 5 dargestellten Membraneinheiten wurden nach
ίο dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren hergestellt.
Bei der Herstellung der Membraneinheit kann die Dicke des aus der Polymergießmasse abgelagerten
Filmes durch Steuerung des Druckes in dem Be-
Schichtungstrichter, durch Verstellung der Trichterschaufel und die Transportgeschwindigkeit des Trägergewebes
verändert werden.
Durch Kombination der Maßnahmen:
ao 1. Verwendung von Ameisensäure in der Gießmasse,
2. Verwendung von Celluloseacetat als einzige filmbildende Komponente in der Gießmasse,
3. Anwendung sehr hoher Backtemperaluren im as wäßrigen Abschreckbad und
4. Verwendung eines nicht geschlichteten, vollständig kalandrierten Polyestersegelluchgewebes
erhält man außerordentlich vorteilhafte Membraneinheiten, die ausgezeichnete Umkehr-Osmoseergebnisse
liefern, wie die folgende Tabelle II zeigt.
Tabelle II
Leistungsvermögen der Membraneinheit
Leistungsvermögen der Membraneinheit
Membrandickc Entsalzungscigenschaften
(ohne Träger) Durchfluß Salzrückwcisung
(ohne Träger) Durchfluß Salzrückwcisung
l/m:/Tag »,Ό
Herstellung der Membran
Die gemäß B hergestellte Polymergießmasse wurde unter Verwendung einer üblichen Filmgießvorrichtung
in Form eines gießfähigen Filmes auf die glatte Oberfläche
eines sich langsam bewegenden, endlosen Bandes aus einem nicht geschlichteten, vollständig
kalandrierten Polyester-Segeltuchgewebe (Tabelle I, Form C) aufgebracht. Das Gewebe wies eine Durchlässigkeit für einen Wasserstrom bei 43,2 kg/cm2 von
1 470 000 l/mVTag auf.
Ein 11,41 fassendes Druckgefäß aus rostfreiem
Stahl diente als Vorratsbehälter für die Polymergießmasse. Das Gefäß wurde an eine Pumpe angeschlossen, mit deren Hiife die Gießmasse in einen 30,5 cm
breiten Drucktrichter mit einer Schlitzbreite von 0,381 mm gepumpt wurde. Der Spielraum zwischen
der Trichterschaufel und der Oberfläche des Segeltuchgewebes wurde auf 0,159 cm eingestellt Das
endlose Band aus dem vollständig kalandrierten Segeltuchgewebe mit einer Dicke von etwa 0,084 mm
wurde mittels Transportwaizen gleichbleibender Geschwindigkeit unter dem Beschichtungstrichter vorbeigeführt. Aus der Gießzone wurden der gegossene
Film und das Segelruchgewebe direkt in eine Trockmm
0,0127
0,0508
0,1524
0,0508
0,1524
1630
1470
1430
1470
1430
95,6
96,0
96,8
96,0
96,8
Die in der Tabelle II angegebenen Daten wurden
unter Verwendung der Membraneinheiten sowie einei NaCl-Lösung mit 5000 ppm NaCl bei einem Druck
von 43,2 kg/cm* und einer Strömungsgeschwindigkeü
von 1200 ml pro Minute durch einen Strömungskanal mit einem Durchmesser von 0,76 cm erhalten.
Für die Ermittlung der in der vorstehenden Tabelle II angegebenen Daten wurde eine übliche Entsalzungsprüfvorrichtung verwendet Es wurden
Membraneinheiten mit einem Durchmesser von
5,1 cm getestet. Die aktive Schicht jeder Membraneinheit wurde auf die Seite der eingeführten Lösung gebracht worauf die Membraneinheit durch eine poröse
Kanalplatte auf rostfreiem Stahl mit einem mittleren Porendurchmesser von 5 μ abgestützt wurde. Die
NaCl-Losung wurde durch die Prüfzelle der Vorrichtung ausreichend lange im Kreislauf geführt, um da£
System auszuspülen. Die Durchflußmenge wurde durch Bestimmung des in einen graduierten Zylindei
einfließenden Volumens ermittelt, während der Grad der Salzzurückweisung oder Abtrennung durch Messung
der Leitfähigkeit der Ausgangs- und Endströme bestimmt wurde. Die Entsalzungsparameter der
Membraneinheiten wurden durch die prozentuale Zurückweisung des Salzes und durch die Wasserdurchflußmenge
in l/m2/Tag ausgedrückt. Der Prozentsatz der Salzrückweisung wurde wie folgt errechnet:
Salzgehalt des entsalzten Wasser inn
°/o der Salzzurückweisung = lOO.
Salzgehalt der Ausgangslösung
Ein wesentlicher Nachteil üblicher bekannter Celluloseacetat-Umkehrosmosemembranen
besteht in ihrer allmählichen Abnahme der Durchflußmenge mit der Betriebsdauer. Diese Abnahme ist im allgemeinen auf
das plastische Fließen zurückzuführen, dem eine Membran unter der hohen Druckbelastung, beispielsweise
von 43,2 kg/cm, dem Entsalzungszellenbetriebsdruck, unterworfen wird. Der hohe Druck bewirkt,
daß die poröse, schwammartige Struktur der Membran unterhalb der aktiven Schicht zusammengedrückt
wird und dem hindurchströmenden Wasser einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt. Wenn
außerdem der Träger der Membran zusammengedrückt wird, wird durch die kombinierten Effekte die
Strömungsgeschwindigkeit durch die verdichtete Membraneinheit stark herabgesetzt. Gegenüber der
bisher bekannten Membraneinheit weist eine nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Membraneinheit
in bezug auf das Problem der Verdichtung mehrere unerwartete Vorteile auf.
Einer dieser Vorteile besteht darin, daß eine nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Celluloseacetat-Umkehrosmosemembran
mit einem Träger aus einem nicht geschlichteten, vollständig kalandrierten Polyester-Segeltuchgewebe (Form C) bei praktisch
äquivalenter Druckbeständigkeit und äquivalenter Durchflußmenge sowie äquivalentem Prozentsatz der
Salzzurückweisung eine Membrandicke (ohne Träger) aufweist, die wesentlich geringer ist als die Dicke
einer Membran mit einem Träger aus einem nicht geschlichteten, teilweise kalandrierten Segeltuchgewebe
(Form B) oder mit einem Träger aus einem frisch hergestellten, nicht kalandrierten Segeltuchgewebe
(Form A) und die etwa äquivalent ist derjenigen Dicke einer Membran ohne Träger.
Ein Vergleich zwischen den Membrandicken und ihrem Leistungsvermögen bei ähnlichen Druckbeständigkeiten
verschiedener Membranen ist in der folgenden Tabelle II angegeben. Zu Vergleichszwecken wurden
Membraneinheiten mit einem Trägergewebe der Form A, B oder C nach dem oben beschriebenen
Verfahren hergestellt. In entsprechender Weise wurde eine Membran ohne Träger durch Vergießen der
gleichen Gießlösung auf ein endloses Band aus einem biaxial orientierten Polyethylenterephthalat mit einer
üblichen hydrophilen Mischpolymerisat-Unterschicht (vgl. US-PS 36 36 150) hergestellt Der gegossene
Film wurde nach dem Abschrecken von dem Band in Form einer trägerlosen Membran abgenommen.
Proben der verschiedenen Umkehrosmosemembran wurden in einer Entsalzungspriifvorrichtung des beschriebenen Typs getestet Ziel der Versuche war es,
bei jeder Membrankategorie die Dicke der Membran zu bestimmen, bei der der höchste Grad an SaIzzuriickweisung bei einer annehmbaren Durchflußgeschwindigkeit erzielt wurde.
Unter der im folgenden angegebenen »Äquilibrierung« ist die Zeitspanne zu verstehen, die jeweils
erforderlich war, bis die Salzzurückweisungsrate ein ίο Maximum erreicht hatte. Zu diesem Zeitpunkt war
die Membran »äquilibriert«. Nachfolgend ist unter der Membrandicke, wenn nichts anderes angegeben
ist, stets die Dicke der äquilibrierten Membran zu verstehen.
Es wurde gefunden, daß auf Grund der verschiedenen Verdichtungsgrade, die bei der Äquilibrierung
der verschiedenen Kategorien von mit Träger versehenen Membranen auftraten, bei der Membraneinheit
mit einem Träger aus einer nicht kalandrierten Form des Gewebes die dickste Membran erforderlich
war, während bei einer Membraneinheit mit einem Träger aus einer vollständig kalandrierten Form des
Gewebes, d. h. bei der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Membraneinheit, die dünnste
Membran erforderlich war. Auf diese Weise wurde gefunden, daß bei einer Salzzurückweisung von 95%>
eine Membraneinheit mit einem nicht kalandrierten Segeltuchträger zur Erzielung einer Durchflußmenge
von 16701/m2/Tag eine Membran einer Dicke von
mindestens 0,127 mm aufweisen muß, daß eine Membraneinheit mit einem teilweise kalandrierten
Segeltuchträger zur Erzielung einer Salzzurückweisung von 97% bei einer Durchflußmenge von
1340 l/m2/Tag eine Membran mit einer Dicke von
mindestens 0,0635 mm aufweisen muß, während bei einer Membraneinheit mit einem vollständig kalandrierten
Segeltuchträger zur Erzielung einer Salzzurückweisung von 97°/o bei einer Durchflußmenge
von 1265 l/m2/Tag nur eine Membran mit einer Dicke
von etwa 0,0254 mm erforderlich ist.
Bezüglich der in der später folgenden Tabelle III zusammengestellten Daten sei darauf hingewiesen,
daß das Leistungsvermögen der Membran ohne Träger durch die Dicke der Membran offensichtlich
nicht stark beeinflußt wurde. Dieser Schluß beruht auf der Tatsache, daß die Salzzurückweisung und die
Durchflußmengen, die mit einer 0,1524 mm dicken Membran ohne Träger erzielt wurden, sich nur sehr
wenig von denjenigen unterschieden, die mit einei trägerlosen Membran mit einer Dicke von nui
0,0127 mm erhalten wurden. Daraus kann der Schlui
gezogen werden, daß der Verdichtungseffekt in direkter Beziehung zu dem Träger steht und daß der be:
Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwen· dete Träger den bekannten Trägerformen, wie sie ir
den Versuchen verwendet wurden, deutlich überleger ist Die Versuche zeigen allgemein, daß eine Mem
braneinheit mit einem Gewebe als Träger, das pralc tisch vollständig frei von Zwischenräumen ist, in sei
nem Leistungsvermögen, ausgedrückt durch den Pro
zentsatz der Salzzurückweisung und die Durchfluß mengen, einer auf eine porenfreie Oberfläche gegos
senen Membran, d. h. einer Kunststoffolie oder Glas platte, mit vergleichbarer Dicke gleichwertig ist un<
daß zur Erzielung eines gleichen Leistungsvermögen die Dicke der Membran um so größer sein muß, ji
offener das Gewebe auf Grund der Zwischenraum ist
13 14
Tabelle ΠΙ
Leistungsvermögen verschiedener Membraneinheiten und Membranen
bei einem Druck von 43,2 kg/cm* ^
Typ des
Gewebe trägers
Dicke des
Trägers
mm
Dicke der
>äquilibrierten«
Membran
mm
menge
1/mVTag °/o
0,1270 0,1270 0,1270 |
0,0127 0,0508 0,1524 |
1715 1715 1630 |
96,5 96,2 97,0 |
|
Nicht-kalandriert (Gewebe der Form A) |
0,0864 0,0864 0,0864 |
0,0762 0,1016 0,1270 |
2650 2040 1670 |
57 81 95 |
Teilweise kalan- driert (Gewebe der Form B) |
0,0838 0,0838 0,0838 |
0,0254 0,0508 0,0635 |
6900 1670 1345 |
0 88 97 |
Vollständig kalan- driert (Gewebe der Form C) |
0,0064 0,0127 0,0254 |
2450 1630 2650 |
75 95,6 97 |
|
Ein weiterer Effekt der Verdichtung ist die Zeitspanne,
die für die Äquilibrierung (Gleichgewichtseinstellung) der Membran unter den Zellenbetriebsbedingungen
bei Verwendung einer Ausgangslösung von 500 ppm NaCl bei einem Druck von 43,2 kg/cm2
bis zur Erreichung des Maximums der Salzzurückweisung erforderlich ist.
Die nachfolgende Tabelle IV zeigt die Versuchsergebnisse, ausgedrückt durch die Durchflußmenge
und den Prozentsatz der Salzzurückweisung, die bei einem Vergleich zwischen einer trägerlosen Membran
und einer nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Membraneinheit (einer Umkehrosmosemembran
mit einem Träger der Form C) erhalten wurden. Die Membranen wurden wie oben angegeben, hergestellt
und getestet. Die trägerlose Membran hatte eine Anfangsdicke von 0,1524 mm und eine »äquilibrierte«
Dicke von 0,0508 mm. Die Membran der Membraneinheit nach der Erfindung hatte eine Anfangsdicke
von 0,0406 mm und eine äquilibrierte Dicke von 0,0203 mm.
Tabelle | IV | SaIz- | Membraneinheit | Salz |
Für die | zurück- | Durch- | zurück | |
Stunden | weisung | fluß- | weisung | |
Äquilibrierung erforderliche Zeit | Vo | menge | °/o | |
Trägerlose Membran | 97 | 1/mVTag | 97,8 | |
Durch' | 98 | 1220 | 98,0 | |
fluß | 98 | 1020 | 98,1 | |
1 | menge | 98,1 | 900 | |
25 | I/mVTag | 98,3 | __ | 98,1 |
100 | 1590 | 98,5 | 900 | |
300 | 1385 | 98,5 | — | |
575 | 1305 | — | ||
625 | 1220 | |||
660 | 1160 | |||
1160 | ||||
1140 |
55
60
Aus den Daten der Tabelle IV ergibt sich, daß die Membraneinheit zur Äquilibrierung, d. h. zur Einstellung
des Gleichgewichtes, nur 25 bis 100 Stunden benötigte, während im Falle der trägerlosen Membran
hierzu 575 bis 625 Stunden erforderlich waren. Dies zeigt, daß die dünnere Membran einer nach dem
Verfahren der Erfindung hergestellten Membran eine viel schnellere Gleichgewichtseinstellung zur Erzielung
stabiler Betriebsbedingungen aufweist, was beim Betrieb einer Entsalzungsvorrichtung außerordentlich
wichtig ist. Obwohl die unterschiedlichen Zeitspannen bis zur Einstellung des Gleichgewichtes
offenbar teilweise auf den Unterschieden der Anfangsdicken der gegossenen Membranen beruhen, ist
daraus zu ersehen, daß nach einer Abnahme der Anfangsdurchflußmenge um etwa 30% und einer geringfügigen
Zunahme der Salzzurückweisung jede der Membranen gegenüber einer weiteren Verdichtung
beständig war und das Gleichgewicht erreichte.
Es wurde eine 30,5 cm breite Membraneinheit hergestellt
und nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren getestet. Die Membraneinheit war durch
eine Salzzurückweisung von 96% und eine Durchflußrate von 1120 l/m2/Tag bei einem Druck von
43,2 kg/cm2 gekennzeichnet. Einige Abschnitte der Membraneinheit mit einer Oberfläche von jeweils
0,46 m2 wurden zu spiralig gewundenen Modellen vom Merten-Typ für die Verwendung in einer Entsalzungseinheit
aufgespult. Es wurde festgestellt, daß sich die Membraneinheiten beim Aufwickeln sehr gut
handhaben ließen. Bei der Inbetriebnahme der Entsalzungseinheit wies die Membraneinheit eine vergleichsweise
niedrige Salzzurückweisung und eine sehr hohe Durchflußmenge auf. Nach etwa 4- bis 8stündigem
Betrieb nahm jedoch die Salzzurückweisung zu und die Durchflußmenge nahm ab auf die oben
angegebenen annehmbaren Anlagebetriebswerte.
An Stelle von Polyestergeweben können andere nicht geschlichtete Gewebe verwendet werden, die
aus endlosen Kett- und Schußgarnen aus organischen thermoplastischen Polymeren, vorzugsweise in kristalliner
Form, bestehen, und die durch Kalandrieren oder eine andere Methode der Zusammenpressung
bei Temperaturen und Drücken, die ausreichen, um
mindestens eine, vorzugsweise beide Oberflächen des Gewebes bis zu einem hohen Glättungsgrad und zur
praktisch vollständigen dauerhaften Schließung der Zwischenräume an den Fadenkreuzungspunkten geglättet
werden können, solange das zusammengepreßte Gewebe für entsalztes Wasser bei den Umkehrosmosezellen-Betriebsbedingungen
durchlässig bleibt.
Vorzugsweise werden biaxial orientierte, wärmefixierte
Polyester oder Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen, oder Gemische hiervon,
mit einer hohen Dichte (0,94 bis 0,97 g/cms) verwendet.
Bei den Polyestern handelt es sich insbesondere um faserbildende, kristalline, lineare Harze mit
wiederkehrenden zyklischen Einheiten im Polymergrundgerüst, vorzugsweise solchen, die durch Kondensation
eines Glykols mit einem kurzkettigen Dialkylester einer Dicarbonsäure erhalten werden
können, z. B. Polyethylenterephthalat) mit einer Versprödungstemperatur oberhalb 135° C und einer
grundmolaren Viskositätszahl in einer Phenol-Chlorbenzollösung (Gewichtsverhältnis etwa 60 : 40) von
etwa 1,3 dl/g, gemessen bei etwa 25° C in einer Lösung, die etwa 0,5 g Polymer pro 100 ml Phenol/
Chlorbenzol enthält. In vorteilhafter Weise können auch andere faserbildende Polyester verwendet werden,
insbesondere solche mit wiederkehrenden Terephthalsäure-, Diphenyläthan-, ρ,ρ'-Dicarbonsäure-,
Diphenol-p.p'-dicarbonsäure-, Diphenyläthan-p.p'-dicarbonsäure-
oder Naphthalindicarbonsäure-, z. B. Naphtalin-2,6- und Naphthalin-2,7-dicarbonsäureeinheiten.
Zur Herstellung der Polyester können die verschiedensten
aliphatischen Glykole, im allgemeinen solche mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise
die trans- und cis-Isomeren von 1,4-Cyclohexandimethanol
verwendet werden. Es können auch Block- und Mischpolymerisate verwendet werden. Beispiele für solche Polyester sind Poly(l,4-cyclohexylen-dimethylenterephthalat),
Poly(äthylenisophthalat), Poly(tetramethylterephthalat) und PoIy-(äthylennaphthalindicarboxylat).
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung können aus Mischungen
aus zwei oder mehreren kristallinen, faserbildenden Polymeren, wie z. B. den Polyestern, verwendet
werden.
Verfahren zur Herstellung von faserbildenden Polyestern
mit der gewünschten Kristallinität, welche die Polyester form- und fließbar macht, wie es für die
praktische Durchführung des Verfahrens der Erfindung erforderlich ist, sind z. B. aus den US-PS
35 44 525, 34 97 477 und 3104 011 bekannt. Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen
sich vorzugsweise Polyester der oben angegebenen Gruppe, die innerhalb eines Temperaturbereiches von
etwa 135 bis etwa 3150C spröde sind und in geschmolzener
Form niedrige grundmolare Viskositätszahlen von beispielsweise 0,38 bis 0,62 aufweisen.
Das in den Beispielen verwendete Polyester-Segeltuchgewebe hatte die folgenden Eigenschaften:
Gewebe-Aufbau:
124 Fäden in Kettrichiung und 73 Fäden in Schußrichtung pro 2,54 cm.
Kettfaden:
70 Denier/34 Fäden, Polyester.
Schußfäden:
70 Denier/34 Fäden, Polyester.
Einzelne Kettfäden:
4 Drehungen pro 2,54 cm in Z-Richtung
(Gegenuhrzeigersinn).
(Gegenuhrzeigersinn).
2-Schichten-Schußfäden:
jeweils 3 Drehungen pro 2,54 cm in Z-Richtung.
Gewicht:
90 g/m2.
90 g/m2.
Webart:
glatt.
glatt.
Luftdurchlässigkeit:
Luftstrom in einer Minute/m2.
Form A: > 9150,
Form B: etwa 105ü bis 1525,
Form C: etwa 152,5 bis 450,75.
Form C: etwa 152,5 bis 450,75.
Die Webart des Gewebes ist an sich nicht kritisch.
Die Kett- und Schußfäden in dem Gewebe müssen jedoch dicht miteinander verwoben sein, um die Größe
der Zwischenräume, die geschlossen werden müssen, minimal zu halten. Die Kett- und Schußfäden sollen
vorzugsweise aus einer Vielzahl von glatten Einzelfäden bestehen, die einen zylindrischen, einen rechteckigen
oder irgendeinen anderen beliebigen Querschnitt haben können. Das thermoplastische Gewebe
muß jedoch bei Temperaturen, vorzugsweise unterhalb des Schmelzpunktes, permanent zusammenpreßbar
sein, damit die Zwischenräume an den Kett- und Schußfädenkreuzungspunkten praktisch vollständig
geschlossen werden können, während das Gewebe in einem flüssigkeitsdurchlässigen Zustand verbleibt.
Außer den beschriebenen Cellulosegießmassen können andere Polymergießmassen zur Herstellung
der Membraneinheiten verwendet werden, vorausgesetzt, daß die in der Gießmasse verwendeten Lösungsmittel
den Träger nicht angreifen. Beispiele für solche Polymergießmassen sind dem Fachmann bekannt.
Genannt seien beispielsweise Gießmassen aus Polysulfonen und Polyestern.
Die Membraneinheiten der Erfindung eignen sich unter anderem auch für die verschiedensten Ultrafiltrationszwecke,
wie sie beispielsweise bei biologischen und pharmazeutischen Trennverfahren, bei
der Proteinkonzentration, bei der Abwasseraufbearbeitung, bei der Wasserklärung, bei der Zuckerraffination
und in analytischen Verfahren vorkommen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung einer Membran- erwiesen.
einheit für die Umkehrosmose, bestehend aus 5 Da die Membranen sehr empfindlich sind, hat es
Membran und Trägergewebe, dadurch ge- sich in der Regel als erforderlich erwiesen, die Memkennzeichnet,
daß das Trägergewebe aus bran auf Träger aufzubringen, nicht geschlichteten Kett- und Schußfäden aus Wird die Membran mit einem Trager kombiniert,
einem fadenbildenden, kristallinen, organischen, so muß dieser eine Porosität oder Durchlässigkeit
thermoplastischen Harz durch Kalandrieren von io aufweisen, die mindestens ebenso groß ist wie dieden
Gewebezwischenräumen befreit und dann mit jenige der Membran. Auch muß der Träger eine hohe
einer membranbildenden Polymergießmasse be- Zugfestigkeit haben. Aus der US-PS 35 49 016 beischichtet
wird. spielsweise ist es bekannt, derartige Träger aus Ge-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- weben aus den verschiedensten üblichen Natur- und
kennzeichnet, daß man das Trägergewebe durch 15 Synthesefasern, wie Baumwoll-, Leinen-, Polyamid-,
Kalandrieren bei einer Temperatur von minde- Polyester-, Celluloseester- und Celluloseätherfasern,
stens 163° C und einem Druck von mindestens herzustellen. Nach den Angaben der US-PS 35 49 016
128 kg/cm2 von den Gewebezwischenräumen be- können auch nicht gewebte Faserbahnen, z. B. Pafrejt.
pierbahnen und Glasfasergewebe verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao Es ist auch bereits bekannt, mikroporöse Kunstkennzeichnet,
daß man ein aus einem Polyester stoffe und Metalle als Membranträger zu verwenden,
bestehendes Trägergewebe kalandriert. z· B. gesintertes Polyäthylen und gesintertem rost-
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- freiem Stahl. Diese mikroporösen Materialien weisen
kennzeichnet, daß man das durch Kalandrieren vorzugsweise öffnungen eines Durchmessers von 1
von Gewebezwischenräumen befreite Trägerge- 25 bis 100 Mikron auf.
webe mit einer membranbildenden Polymergieß- Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die die Memmasse
mit einem filmbildenden Celluloseester, bran bildende Gießmasse direkt auf eine sich bewe-Celluloseäther
oder einem Celluloseesteräther be- gende Gewebebahn zu vergießen, die sowohl als
schichtet. Gießoberfläche während des Membranbildungspro-
30 zesses als auch als Träger für die Membran dient.
Die durch Träger verstärkten Membranen können zu Platten- und Rahmeneinheiten oder zu spiralig gewundenen
Einheiten für Umkehrosmosevorrichtungen verarbeitet werden.
Verfahren zur Herstellung einer Membraneinheit 35 Ein allgemeines Problem, das bei allen Cellulosefür
die Umkehrosmose. umkehrosmosemembranen auftritt, besteht darin, daß
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- die Größe und Form der Porenstruktur des Trägers
lung einer Membraneinheit für die Umkehrosmose, für die Lebensdauer der Membran und ihre Leibestehend
aus Membran und Trägergewebe. stungsfähigkeit kritisch sind. Wird z. B. ein Gewebe
Es ist allgemein bekannt, vgl. beispielsweise die 40 aus einem Polyester als Träger verwendet, so stellen
US-PS 31 33 127, 31 33 132, 33 44 214, 34 32 584, die Erhöhungen und Vertiefungen und die Zwischen-32
585, 34 97 072, 35 22 335 und 35 92 952, Was- räume an den Kreuzungspunkten der miteinander verser
durch Umkehrosmose mittels asymmetrischen wobenen Fäden Bereiche dar, in denen die Membra-Cellulosemembranen
zu reinigen. nen unter den hohen Drücken, bei denen sie verwen-
Die Herstellung von asymmetrischen Cellulose- 45 det werden, zerreißen können.
membranen erfolgt in der Regel durch In der Literaturstelle »Research and Development
Report Nr. 675« des Office of Saline Water, United
1. Vergießen einer Gießmasse aus einem filmbil- States Department of the Interior, USA, 1971, S. 25
denden Celluloseester oder Celluloseäther, einem bis 62 werden die Ergebnisse beschrieben, die bei
organischen Lösungsmittel hierfür sowie einem 50 Verwendung der verschiedensten Materialien als
Porenbildner auf eine geeignete Unterlage, Träger erhalten worden sind. Unter den getesteten
2. Einwirkenlassen von Luft oder eines von Luft Trägermaterialien befindet sich auch ein handelsübverschiedenen
Gases unter Erzeugung einer akti- liches Polyester-Segeltuchgewebe der Firma Travis
ven Schicht, Mills, USA (Handelsbezeichnung D-601). Dieses Ge-
3. Behandlung der erhaltenen Schicht mit einer 55 webe wurde in verschiedenen Formen zur Herstellung
wäßrigen Flüssigkeit (in der Regel Eintauchen in von Membranen verwendet. So wurde das Gewebe
ein kaltes Wasserbad), um dadurch die vergos- beispielsweise in der vom Hersteller erhaltenen Form
sene Masse zum Gelieren zu bringen und eine verwendet und nachdem es mit 4°/o Melamin oder
Membran mit einer ausreichenden Festigkeit zu mit 5 °/o einer Melaminformaldehydlösung impräerzeugen,
die ihre physikalische Struktur beibe- 60 gniert, 1 Stunde lang bei 1900C gehärtet und dann
hält, wenn sie von der Unterlage entfernt wird, kalandriert worden war, wobei das Material durch
und, den von erhitzten (350° C), 122 cm breiten Walzen
4. einer Wärmebehandlung der gewaschenen Mem- gebildeten Spalt bei hohen Drücken geführt wurde,
bran. Es zeigte sich, daß durch die beschriebenen Behändes Jungen die Träger in Membranversuchszellen für
Als organische Lösungsmittel für die Herstellung Wasser undurchlässiger wurden, daß durch das Kalanvon
Celluloseumkehrmembranen haben sich insbe- drieren die imprägnie-ten Materialien glatter wurden
sondere Aceton, Essigsäure, Ameisensäure, Methyl- und daß dadurch die Salzabweisung etwas erhöht
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